土木工程材料第二章 气硬性无机胶凝材料.ppt

1 第二章气硬性胶凝材料 胶凝材料 经过自身的一系列物理 化学作用 能由液体 固体 或半固体泥膏状 变为坚硬的固体 并能把松散物质粘结成整体的材料称为胶凝材料 2 3 只能在空气中硬化 也只能在空气中保持和发展强度 不仅能在空气中硬化 而且能更好地在水中硬化 保持和发展强度 沥青 橡胶 树脂 4 2 1石膏 1 石膏来源 天然二水石膏 天然无水石膏 化工石膏天然二水石膏 CaSO4 2H2O 又叫软石膏或生石膏 因含杂质而呈现灰色 褐色 黄色 红色 黑色等颜色 天然无水石膏 CaSO4 又叫天然硬石膏 一般为白色 有杂质时呈灰红等颜色 化学石膏 含CaSO4 2H2O或CaSO4 2H2O与CaSO4混合物的化工副产品 磷石膏 硼石膏 氟石膏 盐石膏 芒硝石膏 钛石膏等 5 2 石膏胶凝材料的制备工艺流程 破碎 加热 磨细 建筑石膏天然二水石膏在常压下加热 温度至65 75 时 CaSO4 2H2O开始脱水 在107 170 时成为 型半水石膏CaSO4 1 2H2O 建筑石膏或熟石膏 反应式为 6 煅烧条件 温度 不同 组成及性能不同120 140 CaSO4 0 5H2O建筑石膏5 12Mpa125 132kPa CaSO4 0 5H2O高强石膏15 25Mpa继续脱水 半水石膏 脱水型半水石膏 可溶性硬石膏CaSO4 400 不溶性硬石膏CaSO4 失去凝结硬化能力 也称 死烧石膏 难溶于水 800 煅烧石膏 过烧石膏 CaSO4 CaO 具有凝结硬化的能力 1600 全部分解为石灰 7 3 建筑石膏的凝结硬化过程 水化反应 7 12分钟 CaSO4 1 2H2O 3 2H2O CaSO4 2H2O过程 溶解 水化反应 析出 CaSO4 2H2O溶解度只有半水石膏的1 5 8 4 建筑石膏的技术性质 凝结硬化快与水拌和后 在常温下数分钟即可初凝 30min以内即可达到终凝 一星期左右完全硬化 如何对凝结时间进行调整 改变半水石膏的溶解度和溶解速率缓凝剂 亚硫酸盐酒精废液 硼砂或用灰活化的骨胶 皮胶或蛋白胶等促凝剂 氯化钠 氯化镁 硅氟酸钠 硫酸钠 硫酸镁等 9 硬化时体积微膨胀 装饰性好 硬化后孔隙率大 强度较低理论需水量仅为18 6 实际需水量为60 80 P为50 60 导热性较低 吸声性较好 抗压强度大于2 9 4 9MPa 抗折强度大于1 8 2 8MPa 防火性能良好 一定的调温 调湿作用 耐水性 抗冻性和耐热性均比较差 储存及保质期 3个月 技术标准根据GB9776 2008规定 建筑石膏按强度 细度 凝结时间指标分为优等品 一等品和合格品三个等级 10 5 建筑石膏的应用 1 制备粉刷石膏硬化时不收缩 2 石膏板材如 纸面石膏板 空心石膏板 纤维石膏板和装饰石膏板等 主要用作室内墙体 墙面装饰和吊顶等 3 装饰制品石膏角线 线板 角花 灯圈 罗马柱 雕塑等艺术装饰石膏制品 11 纸面石膏板 石膏应用实例 12 装饰石膏制品 壁花 天花板装饰花 13 装饰石膏制品 梁托 线条拐角 线条 艺术镜框 罗马柱 14 空心隔板 15 问题 为什么说建筑石膏是一种很好的内墙装饰材料 要点 强度低 不能用于承重 不耐水 不能用外墙 孔隙高 可用隔声 隔热保温 防火 调节室内空气相对湿度 体积膨胀 表面光滑 细腻 无裂缝 16 6 其他品种石膏胶凝材料简介 1 高强度石膏 型半水石膏 技术性质 需水量较建筑石膏少一半左右 硬化后具有较高的密实度和强度 3h抗压强度可达9 24MPa 7d可达抗压强度15 40MPa 应用 强度要求较高的抹灰工程 装饰制品和石膏板 17 18 2 硬石膏水泥组成 400 750 下煅烧得到的不溶性硬石膏CaSO4 适量的激发剂 硫酸盐激发剂 碱性激发剂 技术性质 凝结速度较慢 需水量较少 硬化后孔隙率较小 具有良好的耐火性和抵抗酸碱侵蚀的能力 应用 石膏板 石膏建筑制品 抹面灰浆等 19 3 地板石膏在800 1000 下煅烧 煅烧产物经磨细即得到高温煅烧石膏 组成 CaSO4及部分CaSO4分解出的CaO技术性质 凝结硬化慢 掺入少量石灰 半水石膏或NaHSO4 明矾等 可加快凝结硬化 提高磨细程度也可加速凝结硬化 提高强度 应用 硬化后具有较高的强度和耐磨性 抗水性较好 宜用作地板 故也称地板石膏 20 21 2 2石灰 lime 石灰是一种古老的建筑材料 由于其原料分布广 生产工艺简单 成本低 使用方便 因此被广泛用于建筑工程 例如 石灰 糯米汁 桐油 组成最为经典 古老的复合胶凝材料 被广泛用于 万里长城 古埃及金字塔等世界文化遗产 22 胡夫金字塔 高146 59m 底部232m见方 用230多万块 每块重2 5T的岩石砌成 23 罗马斗兽场 70 80AC 石材 石灰砂浆 24 万里长城 200BC 条石 大砖 石灰砂浆 25 布达拉宫 石材 石灰砂浆 石灰 石灰的原材料石灰的制备石灰的消解石灰的硬化石灰的技术性质石灰的应用 26 27 1 以碳酸钙为主要成分的天然原料 1 石灰的原材料 2 化学工业副产品如 碳化钙制取乙炔所产生的电石渣 主要成分为Ca OH 2 氨碱法制碱的残渣 主要成分为CaCO3 28 石灰石 白垩石 白云石 29 2 石灰的制备石灰石 破碎视频 反应式 CaCO3 CaO CO2 900 实际煅烧温度 1000 1200 控制 温度 时间 减少欠火石灰及过火石灰 白云石CaCO3 MgCO3 CaO MgO 2CO2 500 石灰中还有MgCO3MgO 5 钙质石灰 MgO 5 镁质石灰 30 3 石灰的消解反应式 CaO H2O Ca OH 2 64 9kJ 1 湿消解法 31 2 干消解法 消石灰粉法 理论需水量为生石灰的32 1 实际加入量约为60 80 石灰与水的反应过程 按JC T481 92 建筑消石灰粉 规定 MgO 4 的称钙质消石灰粉 4 MgO 24 的称镁质消石灰粉 24 MgO 30 的称白云石消石灰粉 32 4 石灰的硬化 结晶和碳化同时进行 1 结晶作用水分蒸发或被砌体吸收导致溶液过饱和而使得Ca OH 2结晶析出 2 碳化作用 维修古建筑时 经常会发现古建筑中的石灰砂浆质地坚硬 其强度比现今石灰砂浆高 为什么 33 5 石灰的技术性质 1 良好的可塑性和保水性 2 凝结硬化慢 强度低 硬化后体积显著收缩 易出现干缩裂缝 3 耐水性差 4 技术标准JC T479 92 34 6 石灰的应用 配制砂浆 拌制石灰土和三合土 生产灰砂砖 生产碳化石灰板 建筑工程常用的石灰种类 建筑生石灰 建筑生石灰粉 建筑消石灰粉 35 石灰的应用 三合土用作铺筑步道砖的垫层 三合土桩 灰土桩 36 灰砂砖 石灰的应用 石灰的消毒池塘 磨制生石灰粉 碳化石灰板 37 2 3菱苦土 菱苦土的生产制备菱苦土的硬化菱苦土的特性与应用 38 菱苦土 1 菱苦土的生产制备菱苦土 白色或浅黄色粉末 主要成分为MgO 属镁质气硬性胶凝材料 来源 天然菱镁矿 MgCO3 蛇纹石 3MgO 2SiO2 2H2O 冶炼镁合金的熔渣 MgO 25 或从海水中提取 39 40 生产制备 菱镁矿中的MgCO3在400 开始分解 600 650 分解加剧 生产时煅烧温度为750 850 反应式如下 41 2 菱苦土的硬化 用水调和浆体时 凝结硬化很慢 硬化后强度也很低 使用氯化镁溶液作调和剂加速硬化过程 另外也可用硫酸镁 氯化铁 硫酸亚铁等盐溶液作调和剂 42 3 菱苦土的特性与应用 菱苦土碱性较弱 不会腐蚀纤维体且与植物纤维粘结性好 木屑板 木丝板及刨花板等 菱苦土制品凝结硬化快 强度高 弹韧性好 弹性模量低 保温性好 防火 耐磨 无噪音等 吸湿性大 耐水性差 易泛卤 只能用于干燥环境中 43 44 2 4水玻璃 水玻璃的生产制备水玻璃的硬化水玻璃的技术性质水玻璃的应用 45 水玻璃 1 水玻璃的生产制备水玻璃 俗称泡花碱 是一种能溶于水的碱金属硅酸盐 由不同比例的碱金属和SiO2组成 根据碱金属氧化物分为硅酸钠水玻璃和硅酸钾水玻璃等 生产方法 湿法 干法 46 47 湿法生产 干法 碳酸盐法 生产 48 2 水玻璃的硬化 水玻璃的硬化过程很慢 使用时需加热或掺加促硬剂 如氟硅酸钠 Na2SiF6 氟硅酸钠适宜掺量为水玻璃重量的12 15 用量过少 硬化慢强度低 并且未经反应的水玻璃易溶于水 使得耐水性差 用量过多 又会引起凝结过快 影响施工 而且渗透性大 强度也低 49 3 水玻璃的技术性质模数 是指水玻璃的组成中 氧化硅